回收凍干機之升華的條件與速度
冰在一定溫度下的飽和蒸汽壓大于環境的水蒸氣分壓時即可開始升華;比制品溫更低的凝結器對水水蒸氣的抽吸與捕獲作用,則是維持升華所必需的條件。
氣體分子在兩次連續碰撞之間所走的距離稱為平均自由程,它與壓力成反比。在常壓下,其值很小,升華的水分子很容易與氣體碰撞又返回到蒸汽源表面,因而升華速度很漫。隨著壓力降低13.3Pa以下,平均自由程105倍,使升華速度顯著加快,飛離出來的水分子很少改變自己的方面,從而形成了定向的蒸汽流。
真空泵在凍干機中起著抽除氣體的作用,以維護升華所必需的低壓強。1 g水蒸氣在常壓下為1.25 L而在13.3Pa時卻膨脹為10000升,普通的真空泵在單位時間內抽除如此大量的體積是不可能的。凝結器實際上形成了專門捕集水蒸氣的真空泵。
制品與凝結器的溫度通常為-25℃與-50℃。冰在該溫度下的飽和蒸汽壓分別為63.3Pa與1.1Pa,因而在升華面與冷凝面之間便產生了一個相當大的壓力差,如果此時系統內的不凝性氣體分壓可以忽略不計,它將促使制品升華出來的水蒸氣,以一定的流速定向地抵達凝結器表面結成冰霜。
冰的升華熱約為2822J/克,如果升華過程不供給熱量,那末制品只有降低內能來補償升華熱,直至其溫度與凝結器溫度平衡后,升華也就停止了。為了保持升華與冷凝來的溫度差,必須對制品提供足夠的熱量。
凍干機的關鍵制造工藝和零部件:
凍干機的設計制造工藝、零部件的選擇與凍干機的質量、可靠性、使用壽命有著直接的關系。
為了使板層的致冷和加熱溫度均勻一致,目前凍干機制造廠家大部分采用空心夾層板層,內部帶有隔條,由傳溫中間流體循環在板層之中。老式或落后的制造方法是在板層的上下二塊或其中一塊板上打許多孔,用塞焊法把金屬板與隔條焊接起來,然后機械加工而成。由于凍干工藝的低溫、真空甚至高溫、受壓的特殊工況,這種焊接方法在使用一定年限后,可能會在塞焊處滲漏傳溫流體,在真空狀態下,傳溫流體瞬間霧化,導致凍干品被污染而報廢。而新式或*的制造方法是上下二塊金屬板均不打孔,使用特殊的內焊設備制造而成,從根本上消除了滲漏的發生。
凍干機有哪幾種速凍工藝?
浸泡法:將物料浸泡于液氮、液態氟里昂、低溫鹽水等介質中進行快速凍結。此法凍結速度快。
風冷法:對物料吹低溫冷風,使物料在規定的時間內凍結到一定的溫度。
直冷法:將制冷劑或冷媒置于蒸發排管中,吸收物料的熱量達到制冷目的。
真空制冷法:利用抽真空使物料中水份蒸發帶走熱量,冷卻物料達到制冷目的。
不管采取何種方式,都應該保證物料在基本不變形的前提下在規定時間內凍結到一定的溫度。
為保證物料中的冰不溶化而直接汽化(升華),并不斷移走汽體,保證升華正常進行,必須使箱內真空度低于某一溫度下冰的飽和蒸汽壓(610pa以下)。
采用冷阱是為了捕捉水汽,降低真空泵的負荷,設計合理的冷阱基本不會導致真空泵失效,能耗也低,不過對制冷系統、冷阱的設計要求較嚴。
隨著冰不斷升華汽體的移走,也帶走物料的熱量,使物料溫度(冰溫)持續走低,從而引汽冰的飽和蒸汽壓降低,升華速度放慢。為保持一定的升華速率,就必須不斷給物料補充熱量。熱量補充太少會降低升華速率,熱量補充太快會引起冰的溶化,導致物料塌陷凍干失敗。
由于凍干機凍干過程較復雜,且工作狀態范圍較窄,稍有不慎便會造成凍干品質量下降,因此要求采用自控系統。凍干機自控系統設計要求操作簡便,從物料放入按鈕開機,速凍真空升華干燥一氣呵成,提示凍干完成后關機出料。有關的溫度、壓力控制點要精心選擇、合理控制,速凍、真空保持、加熱的關聯應控制恰當,針對不同的物料設置工藝曲線。
凍干機電器控制系統常見問題:
溫度顯示系統的故障
溫度探頭PT100,特別是制品探頭,容易被壓壞、拉壞,導致測溫顯示不對。要判斷測溫探頭有沒有問題,可以通過測量探頭上三根線的電阻來判斷。
出現溫度變送器故障時,更換溫度變送器。
出現A/D模塊問題時,更換模塊。
建議系統中的關鍵監測點溫度探頭需要一年校驗一次,確保其工作的準確性。
真空顯示系統的故障
若真空探頭或壓力傳感器出現損壞,需更換新的探頭或壓力變送器。
出現A/D模塊問題,更換模塊。
建議系統中的關鍵監測點真空壓力探頭需要一年校驗一次,確保其工作的準確性。
電磁閥線圈的故障
電磁閥線圈因為沒有反饋信號,容易造成對此故障的忽視。可通過觀察制冷系統(長時間不降溫)來判斷電磁閥線圈是否損壞,或者在日常巡視中觀察電磁閥線圈有無鼓包現象,或用電磁信號筆在電磁閥開啟的時候,將電磁筆放到電磁閥線圈上方,電磁筆發亮顯示電磁閥線圈正常。
固態繼電器的故障
凍干工藝中需要加熱但是溫度一直不能上升時,觀察固態繼電器發光二極管的狀態,如果需要加熱器工作但發光二極管不發光,可能是固態繼電器故障。
有的固態繼電器發生故障時會鼓包,當發現鼓包時應更換固態繼電器。
氣動閥門的電器故障
閥門指示顯示錯誤,檢查位置開關,調整或更換位置開關。
PLC輸出點有保險裝置的,要首先檢查PLC有無輸出,如果有輸出則檢查PLC輸出保險是否正常。
馬達保護器或交流接觸器故障
發生馬達保護器或交流接觸器故障時,在更換或者復位后,要用電流表對之前的故障元件進行電流監測,以判斷是因馬達保護器或交流接觸器本身的原因還是因其他元器件故障造成瞬間電流導致的故障。
通訊電纜故障
檢查通訊電纜及接頭,用網線檢測儀對電纜進行通斷測試, 通訊電纜故障更換通訊電纜,水晶頭故障更換水晶頭
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